JPWO2018083719A1 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

主一次コイルへの通電時間を長くすることなく、安定した燃焼を維持できる内燃機関用点火装置を提供する。主スイッチ素子12による通電で順方向の磁束が生じる主一次コイル111aと、第1方向に通電することで順方向の磁束が生じ、第2方向に通電することで逆方向の磁束が生じる副一次コイル111bと、主一次コイル111aおよび副一次コイル111bの磁束が作用する二次コイル112とで点火コイル11を構成し、主一次コイル111bへの通電の向きと通電・遮断タイミングを制御することで、副一次コイル111bの磁束発生状態を切り替える副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を設け、主スイッチ素子12と副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5への動作指示を点火制御手段31が行うことで、二次側に与える放電エネルギを調整し、効率良く内燃機関の安定した燃焼を維持する。Provided is an igniter for an internal combustion engine capable of maintaining stable combustion without prolonging the time for which a main primary coil is energized. A primary primary coil 111a that generates a forward magnetic flux when energized by the main switch element 12, and a secondary primary that generates a forward magnetic flux when energized in the first direction and a reverse magnetic flux when energized in the second direction. The coil 111b and the secondary coil 112 on which the magnetic fluxes of the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b act constitute the ignition coil 11, and the direction of energization to the main primary coil 111b and the energization / cutoff timing are controlled. The sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 for switching the magnetic flux generation state of the sub-primary coil 111b is provided, and the ignition control means 31 performs an operation instruction to the main switch element 12 and the sub-primary coil magnetic flux generation state switching unit 5. The discharge energy given to the secondary side is adjusted to efficiently maintain the stable combustion of the internal combustion engine.

Description

本発明は、自動車両に搭載される内燃機関用の点火装置に関し、点火コイルの二次側に発生させる放電エネルギを重畳的に増大させて、良好な放電特性を得るものである。   The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine mounted on a motor vehicle, and discharge energy generated on the secondary side of an ignition coil is increased in a superimposed manner to obtain good discharge characteristics.

車両搭載の内燃機関として、燃費改善のために直噴エンジンや高EGRエンジンが採用されているが、これらのエンジンは着火性があまり良くないため、点火装置には高エネルギ型のものが必要になる。そこで、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力に、さらにもう一つの点火コイルの出力を加算的に重畳する位相放電型の点火装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   Although direct injection engines and high EGR engines are adopted for fuel efficiency improvement as internal combustion engines mounted in vehicles, since these engines have poor ignition performance, high energy type of ignition devices are required. Become. Therefore, a phase discharge type ignition device has been proposed in which the output of another ignition coil is additionally superimposed on the ignition coil secondary side output generated by the classical current interruption principle (for example, Patent Document 1) See).

この特許文献1に記載の点火装置によれば、主一次点火コイルの一次電流を遮断することでその二次側に発生する数kVの高電圧により、点火プラグの放電間隙に絶縁破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、主点火コイルと並列に接続された副点火コイルの一次電流を遮断し、その二次側に発生する数kVの直流電圧を加算的に重畳することで、比較的長い時間に亙って点火プラグに大きな放電エネルギを与えることができるため、燃料への着火性が向上し、延いては燃費も向上する。   According to the igniter described in Patent Document 1, a high voltage of several kilovolts generated on the secondary side of the primary primary ignition coil by interrupting the primary current causes dielectric breakdown in the discharge gap of the spark plug. After the discharge current starts to flow from the secondary side of the ignition coil, the primary current of the sub ignition coil connected in parallel with the main ignition coil is shut off, and several kV of DC voltage generated on the secondary side is added By superimposing, since a large discharge energy can be given to the spark plug over a relatively long time, the ignitability to the fuel is improved, and the fuel consumption is also improved.

特開2012−140924号公報JP, 2012-140924, A

しかしながら、特許文献1に記載された点火装置のような方式では、点火プラグの放電電流が各コイルから出力される三角形の電流の組み合わせで決まるため、高電流期間を長くするためには、2つの点火コイルの点火位相を大きくしたうえで、2つの点火コイルに十分なエネルギを蓄積する時間を長くする必要がある。このように、2つの点火コイルを用いることに加えて一次コイルへの通電時間を長くすると、コイル本体の大型化及び一次コイルへの通電制御を行うスイッチング素子の発熱が高くなるという問題が生ずる。   However, in a system such as the ignition device described in Patent Document 1, since the discharge current of the spark plug is determined by the combination of triangular currents output from the respective coils, in order to extend the high current period, It is necessary to increase the time for storing sufficient energy in the two ignition coils while increasing the ignition phase of the ignition coil. As described above, if the current application time to the primary coil is extended in addition to the use of two ignition coils, there arises a problem that the size of the coil main body is increased and the heat generation of the switching element for controlling the current application to the primary coil is increased.

また、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、一次コイルに蓄積するエネルギを高める方法としては、コイルの体格を大きくして蓄積エネルギを増やす方法、複数の点火コイルを用いる方法が考えられる。しかしながら、大型の点火コイルを用いたり、複数の点火コイルを用いたりすれば、搭載スペースの確保が問題となってしまう。   Further, as a method of increasing the energy accumulated in the primary coil without lengthening the time for which the primary coil is energized, a method of increasing the stored energy by increasing the size of the coil and a method of using a plurality of ignition coils can be considered. However, if a large ignition coil or a plurality of ignition coils are used, securing of the mounting space becomes a problem.

さらに、点火コイルの外部あるいは内部で電源電圧を昇圧してコイルの二次側に直接的に高電圧を印加することで、一次コイルへの通電時間を長くすることなく、二次側の放電エネルギを高める方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、電源電圧を数kV程度に昇圧させなければならないので、搭載する昇圧回路の高耐圧化および高電圧での接続耐性が必要となり、相当なコストアップとなってしまう。   Furthermore, by boosting the power supply voltage outside or inside the ignition coil and applying a high voltage directly to the secondary side of the coil, the discharge energy on the secondary side can be increased without prolonging the time for which the primary coil is energized. There is also a way to increase However, in such a method, the power supply voltage has to be boosted to about several kilovolts, so that the withstand voltage of the mounted booster circuit needs to be increased and the connection resistance at high voltage is required, resulting in a considerable increase in cost.

そこで、本発明は、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、燃焼を維持することができ、しかも、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる内燃機関用点火装置の提供を目的とする。   Therefore, according to the present invention, a stable high current period can be secured without prolonging the energization time of the main primary coil, and combustion can be maintained, and moreover, the increase in size and cost of the ignition coil can be suppressed. An object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、予め定めた第1方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、を有する点火コイルと、バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第1副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、を備え、前記点火制御手段は、前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および/または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 comprises a main primary coil in which the forward magnetic flux is increased by energization and the forward magnetic flux is reduced by interrupting a current, and a first predetermined primary coil The secondary primary coil generates forward magnetic flux due to current flow in the direction and generates reverse magnetic flux reverse to the forward direction due to current flow in the opposite second direction, and one end is connected to the spark plug, and the main primary coil And an ignition coil having a secondary coil for generating discharge energy by the action of magnetic flux generated in the secondary primary coil, main switch means for switching between energization and disconnection from the battery to the main primary coil, and the secondary primary coil Switching between the forward magnetic flux generation state capable of supplying current in the first direction and the reverse magnetic flux generation state capable of supplying current in the second direction to the sub-primary coil, and switching to the forward magnetic flux generation state The secondary primary coil flux generation state switching means provided with the first secondary switch means used for control, and the main switch means and the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means are controlled to discharge the spark plug at a predetermined timing of the combustion cycle. An ignition control means for generating a spark, wherein the ignition control means is capable of main normal discharge control for generating discharge energy in a secondary coil by control of energization / cutoff to the main primary coil; Pre-ignition timing superimposed discharge control that switches the primary coil flux generation state switching means to forward flux generation state and simultaneously energizes the primary primary ignition coil and secondary primary ignition coil, and / or secondary primary coil flux generation state after ignition timing Ignition timing that switches the switching means to the reverse magnetic flux generation state to energize and shut off the secondary primary ignition coil Post superimposed discharge control, characterized in that to allow the.

また、請求項2に係る発明は、前記請求項1に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、前記第1副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように副一次コイルの第1端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側へ第1給電手段から電源供給可能にする第2副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側を接地へ切り替える第3副スイッチ手段と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第1端側へ第2給電手段から電源供給可能にする第4副スイッチ手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means sets the first secondary switch means to the primary primary coil. Is used as a switch to switch the first end side of the sub primary coil to ground so that current can be supplied in the first direction, and to the second end side of the sub primary coil so that current can be supplied to the sub primary coil in the first direction. Second sub-switching means capable of supplying power from the feeding means; third sub-switching means for switching the second end side of the sub-primary coil to the ground so that current can be supplied to the sub-primary coil in the second direction; And a fourth sub-switch means capable of supplying power from the second power supply means to the first end of the sub-primary coil so that power can be supplied to the sub-primary coil in the second direction.

また、請求項3に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition control means controls on / off of the main switch means, the first sub switch means and the second sub switch means. By performing in synchronization with each other to perform superimposed discharge control before ignition timing in which the main primary ignition coil and the secondary primary ignition coil are simultaneously energized.

また、請求項4に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to the second aspect, the ignition control means is configured to control the third primary after the ignition timing at which the main primary coil is controlled to be energized or de-energized. By performing ON / OFF control of the switch means and the fourth sub-switch means, it is characterized in that after the ignition timing, superimposed discharge control is performed to increase discharge energy generated in the secondary coil in a superimposed manner.

また、請求項5に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition control means controls on / off of the main switch means, the first auxiliary switch means and the second auxiliary switch means. The third sub-switch means and the third sub-switch means and the ignition timing after the pre-ignition timing superimposing discharge control in which the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil are energized simultaneously and the pre-ignition timing superimposing discharge control. By performing ON / OFF control of the fourth auxiliary switch means, after ignition timing superimposed discharge control to increase discharge energy generated in the secondary coil in a superimposed manner is performed within the same combustion cycle. I assume.

また、請求項6に係る発明は、前記請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作が同期するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the ignition signal outputted from the ignition control means is a main switch means and It is characterized in that the ON / OFF operations of the main switch means and the first sub switch means are synchronized by being simultaneously input to the 1 sub switch means.

また、請求項7に係る発明は、前記請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第2副スイッチ手段、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段を1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6, wherein at least the second auxiliary of the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means. The switch means, the third sub-switch means and the fourth sub-switch means are housed in one case to be unitized.

また、請求項8に係る発明は、前記請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the igniter for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the main switch means and the first sub switch means are in the case of the ignition coil. It is characterized by being housed in

また、請求項9に係る発明は、前記請求項8に記載の内燃機関用点火装置において、前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段のON・OFFを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 8, wherein a control terminal for controlling ON / OFF of the main switch means and the first sub switch means is in a case of an ignition coil. It is characterized in that the external connection terminal connected and connected to the ignition control means is shared.

また、請求項10に係る発明は、前記請求項1に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition control means switches the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means to a forward magnetic flux generation state, and the main discharge Instead of the control, it is characterized in that a sub-normal discharge control that generates discharge energy in the secondary coil can be performed by the energization / detachment control to the sub-primary coil.

また、請求項11に係る発明は、前記請求項2に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition control means synchronizes ON / OFF control of the first auxiliary switch means and the second auxiliary switch means. By switching to the forward magnetic flux generation state by doing, instead of the main discharge control, secondary normal discharge control is performed to generate discharge energy in the secondary coil by energization / shutdown control to the secondary primary coil. I assume.

また、請求項12に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 12 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means controls ON / OFF of the main switch means, the first auxiliary switch means and the second auxiliary switch means. By performing in synchronization with each other to perform superimposed discharge control before ignition timing in which the main primary ignition coil and the secondary primary ignition coil are simultaneously energized.

また、請求項13に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 13 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means is configured to control the third auxiliary after the main normal discharge control or the auxiliary normal discharge control. By performing ON / OFF control of the switch means and the fourth sub-switch means, it is characterized in that after the ignition timing, superimposed discharge control is performed to increase discharge energy generated in the secondary coil in a superimposed manner.

また、請求項14に係る発明は、前記請求項11に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 14 is the igniter for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the ignition control means controls ON / OFF of the main switch means, the first auxiliary switch means and the second auxiliary switch means. The third sub-switch means and the third sub-switch means and the ignition timing after the pre-ignition timing superimposing discharge control in which the main primary ignition coil and the sub-primary ignition coil are energized simultaneously and the pre-ignition timing superimposing discharge control. By performing ON / OFF control of the fourth auxiliary switch means, after ignition timing superimposed discharge control to increase discharge energy generated in the secondary coil in a superimposed manner is performed within the same combustion cycle. I assume.

また、請求項15に係る発明は、前記請求項11〜請求項14の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第1副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作を同期させるようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 15 is the igniter for an internal combustion engine according to any one of claims 11 to 14, wherein the ignition control means sends the main ignition signal to the main switch means, and sub-ignitions. The present invention is characterized in that ON / OFF operations of the main switch means and the first sub switch means are synchronized by outputting a signal to the first sub switch means.

また、請求項16に係る発明は、前記請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項15の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記第1給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 16 is the igniter for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7 and claims 11 to 15, wherein the first power feeding means It is characterized in that the battery used to supply power to the main primary coil is shared.

また、請求項17に係る発明は、前記請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項16の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第4スイッチ手段をPWM制御することで、第2給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 17 is the igniter for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7 and claim 11 to 16, wherein the ignition control means comprises the sub-primary. The present invention is characterized in that the power supplied from the second power supply unit to the secondary primary coil can be adjusted by performing PWM control on the fourth switch unit of the coil magnetic flux generation state switching unit.

また、請求項18に係る発明は、前記請求項1〜請求項6、請求項10〜請求項17の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置において、少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする。   According to an eighteenth aspect of the present invention, in the ignition device for an internal combustion engine according to any one of the first to sixth aspects and the tenth to seventeenth aspects, at least the secondary primary coil magnetic flux generation state The switching means is characterized in that it is housed in one case and unitized.

本発明に係る内燃機関用点火装置によれば、副一次コイル磁束発生状態切替手段を備えることで、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を行うことができるので、運転条件に応じた必要十分な放電エネルギを副一次コイルから二次コイルへ重畳して、主一次コイルへの通電時間を長くすることなく安定した高電流期間を確保し、好適な燃焼を実現する。しかも、点火タイミング前重畳放電制御や点火タイミング後重畳放電制御を運転条件に応じて使い分けることで、高い燃費改善効果を期待できる。加えて、複数のコイルや昇圧回路を必要としないので、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。   According to the igniter for an internal combustion engine according to the present invention, by including the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means, it is possible to perform superimposed discharge control before ignition timing and superimposed discharge control after ignition timing. Necessary and sufficient discharge energy is superimposed from the secondary primary coil to the secondary coil, and a stable high current period is secured without prolonging the current application time to the main primary coil, and suitable combustion is realized. In addition, a high fuel efficiency improvement effect can be expected by using the pre-ignition superimposed discharge control and the post-ignition superimposed discharge control according to the operation conditions. In addition, since a plurality of coils and a booster circuit are not required, it is possible to suppress an increase in size and cost of the ignition coil.

本発明に係る内燃機関用点火装置の第1実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 1st Embodiment of the internal combustion engine ignition device which concerns on this invention. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により主通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective portions in a combustion cycle when main normal discharge control is performed by the internal combustion engine ignition device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective portions in a combustion cycle when the pre-ignition timing superimposed discharge control is performed by the internal combustion engine ignition device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective portions in a combustion cycle when performing post-ignition superimposed discharge control by the internal combustion engine ignition device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関用点火装置により点火タイミング前重畳放電制御および点火タイミング後重畳放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective portions in a combustion cycle when the pre-ignition superimposed discharge control and the post-ignition superimposed discharge control are performed by the internal combustion engine ignition device according to the first embodiment. 本発明に係る内燃機関用点火装置の第2実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of the internal combustion engine ignition device which concerns on this invention. 本発明に係る内燃機関用点火装置の第3実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 3rd Embodiment of the internal combustion engine ignition device which concerns on this invention. 第3実施形態に係る内燃機関用点火装置により副通常放電制御を行うときの燃焼サイクルにおける各部波形を模式的に示した波形図である。FIG. 13 is a waveform diagram schematically showing waveforms of respective portions in a combustion cycle when sub-normal discharge control is performed by the internal combustion engine ignition device according to the third embodiment.

次に、本発明に係る内燃機関用点火装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。   Next, an embodiment of an internal combustion engine ignition device according to the present invention will be described in detail based on the attached drawings.

図1に示すのは、本発明の第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1であり、内燃機関の気筒毎に設けられる1つの点火プラグ2に放電火花を発生させる点火コイルユニット10と、この点火コイルユニット10の動作タイミングを指示する点火信号Si等を適宜なタイミングで出力する点火制御手段31を備えた内燃機関駆動制御装置3、車両バッテリ等の直流電源4、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5等で構成される。   FIG. 1 shows an ignition device 1 for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, and an ignition coil unit 10 for generating discharge sparks in one spark plug 2 provided for each cylinder of the internal combustion engine; Internal combustion engine drive control device 3 provided with ignition control means 31 for outputting an ignition signal Si etc. instructing the operation timing of the ignition coil unit 10 at appropriate timing, DC power supply 4 such as vehicle battery, secondary primary coil magnetic flux generation state It comprises switching unit 5 grade.

なお、本実施形態に示す内燃機関用点火装置1においては、点火制御手段31が、自動車の内燃機関を統括的に制御する内燃機関駆動制御装置3に含まれるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、通常の内燃機関駆動制御装置3が有している点火信号生成機能によって生成された点火信号を受けて、適宜な制御信号を点火コイルユニット10および副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5へ出力する点火制御手段を別途設けるようにしても構わない。   In the internal combustion engine ignition device 1 shown in the present embodiment, the ignition control means 31 is included in the internal combustion engine drive control device 3 that comprehensively controls the internal combustion engine of the automobile, but is limited thereto It is not a thing. For example, in response to the ignition signal generated by the ignition signal generation function of the normal internal combustion engine drive control device 3, an appropriate control signal is output to the ignition coil unit 10 and the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 Alternatively, ignition control means may be provided separately.

上記点火コイルユニット10は、例えば、点火コイル11、主スイッチ素子12、主スイッチ素子12と並列に設けるバイパス線路13、このバイパス線路13に設ける整流手段14等を所要形状のケース15に収納して一体構造としたユニットである。このケース15の適所には、高圧端子151とコネクタ152を設けてあり、高圧端子151を介して点火プラグ2を接続すると共に、コネクタ152(例えば、第1接続端子152a〜第6接続端子152fを備えるコネクタ)を介して内燃機関駆動制御装置3、車両バッテリ等の直流電源4、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5、接地点GNDと接続する。   In the ignition coil unit 10, for example, the ignition coil 11, the main switch element 12, the bypass line 13 provided in parallel with the main switch element 12, the rectifying means 14 provided in the bypass line 13, etc. It is an integrated unit. A high voltage terminal 151 and a connector 152 are provided at appropriate places of the case 15, and the spark plug 2 is connected via the high voltage terminal 151, and the connector 152 (for example, the first connection terminal 152a to the sixth connection terminal 152f It connects with internal-combustion-engine drive control apparatus 3, DC power supplies 4, such as a vehicle battery, the secondary primary coil magnetic flux generation | occurrence | production state switching unit 5, and earthing | grounding point GND via the provided connector.

上記点火コイル11は、主一次コイル111a(例えば、90ターン)と副一次コイル111b(例えば、60ターン)と二次コイル112(例えば、9000ターン)を備える。なお、点火コイル11は、主一次コイル111aと副一次コイル111bに生ずる磁束を二次コイル112に作用させるもので、例えば、センターコア1113を取り巻くように主一次コイル111aおよび副一次コイル111bを配置し、更にその外側に二次コイル112を配置する。   The ignition coil 11 includes a main primary coil 111a (for example, 90 turns), a sub primary coil 111b (for example, 60 turns), and a secondary coil 112 (for example, 9000 turns). The ignition coil 11 causes the magnetic flux generated in the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b to act on the secondary coil 112. For example, the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are arranged to surround the center core 1113. And the secondary coil 112 is disposed outside the same.

主一次コイル111aの一方端は、例えば第2接続端子152bを介して直流電源4と接続され、電源電圧VB+(例えば、12V)が印加される。主一次コイル111aの他方端は、主スイッチ素子12および第5接続端子152eを介して接地点GNDに接続される。   One end of the main primary coil 111a is connected to, for example, the DC power supply 4 via the second connection terminal 152b, and a power supply voltage VB + (for example, 12 V) is applied. The other end of main primary coil 111a is connected to ground GND via main switch element 12 and fifth connection terminal 152e.

上記主スイッチ素子12は、主一次コイル111aへの通電・遮断を行うための主スイッチ手段であり、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いて構成する。すなわち、点火コイルユニット10は、イグニッションコイルとイグナイタをケース15内に封止したユニット構造である。なお、主スイッチ素子12の制御端子であるゲートGは、例えば第4接続端子152dを介して内燃機関駆動制御装置3に接続され、点火制御手段31が生成する点火信号SiによってON・OFF制御される。   The main switch element 12 is a main switch means for energizing / shutting off the main primary coil 111a, and is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). That is, the ignition coil unit 10 has a unit structure in which the ignition coil and the igniter are sealed in the case 15. The gate G, which is a control terminal of the main switch element 12, is connected to the internal combustion engine drive control device 3 via, for example, the fourth connection terminal 152d, and ON / OFF controlled by the ignition signal Si generated by the ignition control means 31. Ru.

上記のように、点火信号Siによって主スイッチ素子12がONになり、主一次コイル111aに通電されると、主一次電流I1aが流れることで順方向の磁束が増加し、主スイッチ素子12がOFFになって主一次電流I1aが遮断されると、順方向の磁束が急激に減ぜられ、この磁束変化を妨げる向きの磁界を生じさせるように、二次コイル112側に高電圧が発生し、点火プラグ2の放電ギャップ間に放電火花が生じ、二次電流I2が流れる。このように、主一次コイル111aに対する通電・遮断制御によって点火プラグ2を放電させる制御を、以下では、主通常放電制御という。   As described above, when the main switch element 12 is turned ON by the ignition signal Si and the main primary coil 111a is energized, the main primary current I1a flows to increase the magnetic flux in the forward direction, and the main switch element 12 is turned OFF. When the main primary current I1a is cut off, the forward magnetic flux is rapidly reduced, and a high voltage is generated on the secondary coil 112 side so as to generate a magnetic field in a direction that impedes this magnetic flux change, A discharge spark is generated between the discharge gaps of the spark plug 2 and a secondary current I2 flows. As described above, control for causing the spark plug 2 to discharge by energization / cutoff control for the main primary coil 111a is hereinafter referred to as main normal discharge control.

上記二次コイル112は、一方端が高圧端子151を介して点火プラグ2に接続され、他方端は第6接続端子152fを介して接地点GNDに接続される。なお、第6接続端子152fと接地点GNDとの間には電流検出抵抗61を設けて、二次電流検出信号Di2が内燃機関駆動制御装置3へ供給されるようにする。   One end of the secondary coil 112 is connected to the spark plug 2 via the high voltage terminal 151, and the other end is connected to the ground point GND via a sixth connection terminal 152f. A current detection resistor 61 is provided between the sixth connection terminal 152f and the ground point GND so that the secondary current detection signal Di2 is supplied to the internal combustion engine drive control device 3.

内燃機関駆動制御装置3では、この二次電流I2を監視することで、エンジンの運転状況を知ることができ、エンジンの回転数等の他情報と併せて、当該気筒における放電エネルギの過不足を判断し、二次コイル112へ与える放電エネルギが足りない場合には放電エネルギを増やし、逆に二次コイル112へ与える放電エネルギが過剰である場合には放電エネルギを適宜減らすような制御を行えば、高い燃費改善効果を期待できる。かくするために、内燃機関駆動制御装置3の点火制御手段31は、適切なタイミングで副一次コイル111bから適切な磁束が生じるように、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の動作制御を行うのである。   In the internal combustion engine drive control device 3, by monitoring this secondary current I2, it is possible to know the operating condition of the engine, and together with other information such as the number of revolutions of the engine If the discharge energy given to the secondary coil 112 is insufficient, the discharge energy is increased. Conversely, if the discharge energy applied to the secondary coil 112 is excessive, the discharge energy is appropriately reduced. Can expect high fuel efficiency improvement effect. In order to do this, the ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 controls the operation of the secondary primary coil flux generation state switching unit 5 so that an appropriate magnetic flux is generated from the secondary primary coil 111b at an appropriate timing. is there.

ここで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5によって、通電の向きや通電・遮断タイミングが制御される副一次コイル111bについて説明する。   Here, the secondary primary coil 111b in which the direction of energization and the energization / shutoff timing are controlled by the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 will be described.

副一次コイル111bは、予め定めた第1方向(例えば、副一次コイル111bの一方端である第1端111b1から他方端である第2端111b2へ至る向き)への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向(例えば、第2端111b2から第1端111b1へ至る向き)への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束(主通常放電制御により二次側に発生する磁界と同じ向きの磁束)が生じる。   The secondary primary coil 111b is energized in a predetermined first direction (for example, in the direction from the first end 111b1 which is one end of the secondary primary coil 111b to the second end 111b2 which is the other end), and the forward magnetic flux is Magnetic flux that is generated in the reverse second direction (for example, the direction from the second end 111b2 to the first end 111b1) in the reverse direction opposite to the forward direction (a magnetic field generated on the secondary side by main normal discharge control) Magnetic flux in the same direction as

そして、副一次コイル111bの第1端111b1は、例えば第3接続端子152cを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に接続され、副一次コイル111bの第2端111b2は、例えば第1接続端子152aを介して副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に接続される。したがって、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5が、副一次コイル111bの第1端111b1を給電側に、第2端111b2を接地側にすると、副一次コイル11bは第1方向に通電されることとなる。逆に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5が、副一次コイル111bの第2端111b2を給電側に、第1端111b1を接地側にすると、副一次コイル11bは第2方向に通電されることとなる。   The first end 111b1 of the secondary primary coil 111b is connected to the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 via, for example, the third connection terminal 152c, and the second end 111b2 of the secondary primary coil 111b is, for example, a first connection It is connected to the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 via the terminal 152a. Therefore, when the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 sets the first end 111b1 of the secondary primary coil 111b to the feed side and the second end 111b2 to the ground side, the secondary primary coil 11b is energized in the first direction. It becomes. Conversely, when the secondary primary coil flux generation state switching unit 5 sets the second end 111b2 of the secondary primary coil 111b to the power supply side and the first end 111b1 to the ground side, the secondary primary coil 11b is energized in the second direction. It will be.

なお、副一次コイル111bにおける第1方向および第2方向は、主一次コイル111aとの配置状態によって定まる。例えば、副一次コイル111bの巻回方向と主一次コイル111bの巻回方向が同じになるよう配置されているときは、主一次コイル111bへの通電方向と同じ方向を第1方向として通電すれば、副一次コイル111bに順方向の磁束が生じる。逆に、副一次コイル111bの巻回方向と主一次コイル111bの巻回方向が逆向きになるよう配置されているときは、主一次コイル111bへの通電と逆方向を第1方向として通電すれば、順方向の磁束が生じる。   The first direction and the second direction of the secondary primary coil 111b are determined by the arrangement of the primary primary coil 111a. For example, when the winding direction of the sub-primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are arranged to be the same, if the same direction as the energization direction to the main primary coil 111b is used as the first direction The magnetic flux in the forward direction is generated in the secondary primary coil 111b. Conversely, when the winding direction of the sub primary coil 111b and the winding direction of the main primary coil 111b are arranged in opposite directions, the current flowing in the reverse direction to the main primary coil 111b is the first direction. For example, forward magnetic flux is generated.

上記のように構成した副一次コイル111bに対し、前述した主一次コイル111aによる主通常放電制御と同じタイミングで、第1方向へ通電を行うと、主一次コイル11aと同じ順方向の磁束が生じ、その後、主通常放電制御と同じタイミングで副一次コイル111bへの通電遮断を行うと、主一次コイル111aと副一次コイル111bの順方向磁束が同時に急減するので、二次側に与える放電エネルギを高めることができる。すなわち、点火タイミングの前(主一次コイル111aへの通電遮断タイミングの前)に副一次コイル111bによって順方向磁束を発生させておき、主一次コイル111aと同時に副一次コイル111bへの通電遮断を行えば、副一次コイル111bによって放電エネルギを重畳して二次コイル112に与えることができる。   When the secondary primary coil 111b configured as described above is energized in the first direction at the same timing as the main normal discharge control by the above-described primary primary coil 111a, the same forward magnetic flux as the primary primary coil 11a is generated Then, if current supply to the sub-primary coil 111b is interrupted at the same timing as the main normal discharge control, the forward magnetic flux of the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b rapidly decrease simultaneously, so discharge energy to be given to the secondary side It can be enhanced. That is, the forward magnetic flux is generated by the secondary primary coil 111b before the ignition timing (prior to the timing at which the primary primary coil 111a is de-energized), and de-energization of the secondary primary coil 111b simultaneously with the primary primary coil 111a is performed. For example, discharge energy can be superimposed on the secondary coil 112 by the secondary primary coil 111b.

また、点火タイミング以降(主一次コイル111aへの通電遮断タイミング以降)の適宜なタイミングで、副一次コイル111bに対し、第2方向への通電を行うと、逆方向の磁束(二次側に高電圧を発生させた磁界と同じ向きの磁束)が生じ、二次側の磁界が減衰して二次側起電力が低下してゆくことを抑制できるので、副一次コイル111bへの通電遮断を行うまで二次電流I2を高く維持できる。すなわち、点火タイミングの後に副一次コイル111bによって逆方向の磁束を発生させて二次コイル112に作用させれば、副一次コイル111bによって放電エネルギを重畳して二次コイル112に与えることができる。   In addition, when the secondary primary coil 111b is energized in the second direction at an appropriate timing after the ignition timing (after the timing at which the main primary coil 111a is de-energized), magnetic flux in the reverse direction (high on the secondary side) A magnetic flux (in the same direction as the magnetic field that generates the voltage) is generated, and it is possible to suppress the fall of the secondary side electromotive force by attenuating the magnetic field on the secondary side. The secondary current I2 can be maintained high. That is, if the magnetic flux in the reverse direction is generated by the secondary primary coil 111b after ignition timing and is made to act on the secondary coil 112, discharge energy can be superimposed and given to the secondary coil 112 by the secondary primary coil 111b.

なお、副一次コイル111bに対する第2方向への通電を遮断するタイミングは、二次電流I2を気筒内での好適な燃焼に必要な高電流に維持するために必要十分な時間が経過したときであり、それ以上の長時間に亘って副一次コイル111bへの第2方向通電を続けると、却って燃費を悪くしてしまう。このような副一次コイル111bに対する望ましい通電・遮断のタイミングは、一定の値に定まるものではなく、内燃機関の構造や点火コイルの特性、運転状況等によって様々に変化するので、内燃機関用点火装置1に適した設定値あるいは設定情報(設定値を求める演算式や対照表など)を内燃機関駆動制御装置3の点火制御手段31に予め記憶させておけば良い。   The timing for interrupting the secondary primary coil 111b in the second direction is when the necessary and sufficient time has elapsed for maintaining the secondary current I2 at a high current necessary for suitable combustion in the cylinder. However, if the secondary primary coil 111b is continuously energized in the second direction for a long time, the fuel efficiency will be deteriorated. The desired energization / shutdown timing for such a secondary primary coil 111b is not determined to be a fixed value, and changes variously depending on the structure of the internal combustion engine, the characteristics of the ignition coil, the operating conditions, etc. The ignition control means 31 of the internal combustion engine drive control device 3 may store in advance a setting value or setting information (such as an arithmetic expression for obtaining the setting value and a comparison table) suitable for 1.

また、副一次コイル111bへの第2方向通電を遮断したとき、その逆起電力が主一次コイル111aに作用するため、通常の一次電流I1とは逆向きの電流を流そうとする逆方向の電圧が主スイッチ素子12のコレクタ−エミッタ間に印加されることとなり、主スイッチ素子12が故障したり、主スイッチ素子12の劣化を早めたりする危険性がある。そこで、主スイッチ素子12と並列にバイパス線路13を設けると共に、このバイパス線路13の接地点GND側から点火コイル11側に向かって順方向となる整流手段14(例えば、主スイッチ素子12のコレクタ側にカソードを、主スイッチ素子12のエミッタ側にアノードをそれぞれ接続したダイオード)を設けてある。   Further, when the second direction energization to the sub primary coil 111b is cut off, the back electromotive force acts on the main primary coil 111a, so that a current in the direction opposite to the normal primary current I1 tends to flow. As a voltage is applied between the collector and the emitter of the main switch element 12, there is a risk that the main switch element 12 may fail or the deterioration of the main switch element 12 may be accelerated. Therefore, while providing the bypass line 13 in parallel with the main switch element 12, the rectifying means 14 (for example, the collector side of the main switch element 12) is in the forward direction from the ground point GND side of the bypass line 13 toward the ignition coil 11 side. And a diode in which the anode is connected to the emitter side of the main switch element 12).

次に、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能な副一次コイル磁束発生状態切替手段である副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の一構成例について説明する。副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5は、第1副スイッチ素子51、第2副スイッチ素子52、第3副スイッチ素子53、第4副スイッチ素子54を備える。   Next, a secondary primary coil capable of alternately switching between a forward magnetic flux generation state in which the secondary primary coil 111b can be energized in the first direction and a reverse magnetic flux generation state in which the secondary primary coil 111b can be energized in the second direction. A configuration example of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 which is a magnetic flux generation state switching means will be described. The secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 includes a first secondary switching device 51, a second secondary switching device 52, a third secondary switching device 53, and a fourth secondary switching device 54.

第1副スイッチ素子51は、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第1端111b1側を接地点GNDへ切り替える第1副スイッチ手段として機能する。例えば、第1副スイッチ素子51は、電力制御用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成し、第1副スイッチ素子51のコレクタCが副一次コイル111bの第2端111b2側に、第1副スイッチ素子51のエミッタEが接地点GND側に接続され、第1副スイッチ素子51のゲートGには点火信号Siが入力される。したがって、点火信号SiがON(例えば、信号レベルがH)になると、第1副スイッチ素子51がONになり、副一次コイル111bの第2端111b2が接地点GNDに接続されることとなる。   The first sub switch element 51 functions as a first sub switch unit that switches the first end 111 b 1 side of the sub primary coil 111 b to the ground point GND so that power can be supplied to the sub primary coil 111 b in the first direction. For example, the first sub switch element 51 is formed of an insulated gate bipolar transistor for power control, and the collector C of the first sub switch element 51 is on the second end 111 b 2 side of the sub primary coil 111 b. The emitter E is connected to the ground point GND side, and the ignition signal Si is input to the gate G of the first sub switch element 51. Therefore, when the ignition signal Si is turned ON (for example, the signal level is H), the first auxiliary switching device 51 is turned ON, and the second end 111b2 of the auxiliary primary coil 111b is connected to the ground point GND.

第2副スイッチ素子52は、副一次コイル111bへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第2端111b2側へ第1給電手段(例えば、直流電源4)から電源供給可能にする第2副スイッチ手段として機能する。例えば、第2副スイッチ素子52は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第2副スイッチ素子52のドレインDが直流電源4側に、第2副スイッチ素子52のソースSが副一次コイル111bの第1端111b1側に接続され、第2副スイッチ素子52のゲートGには点火制御手段31からの第1方向通電指示信号S1dが入力される。したがって、第1方向通電指示信号S1dがON(例えば、信号レベルがH)になると、第2副スイッチ素子52がONになり、副一次コイル111bの第1端111b1に直流電源4から電源電圧VB+が印加されることとなる。   The second sub switch element 52 can supply power to the second end 111b2 side of the sub primary coil 111b from the first power feeding means (for example, the DC power supply 4) so that the sub primary coil 111b can be energized in the first direction. Function as a second secondary switch means. For example, the second sub switch element 52 is configured using a power MOS-FET having high speed switching characteristics, and the drain D of the second sub switch element 52 is on the DC power supply 4 side, and the source S of the second sub switch element 52 is Is connected to the first end 111b1 side of the sub-primary coil 111b, and the first direction energization instruction signal S1d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the second sub-switch element 52. Therefore, when the first direction energization instruction signal S1d is turned ON (for example, the signal level is H), the second sub switching element 52 is turned ON, and the power supply voltage VB + from the DC power supply 4 to the first end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be applied.

第3副スイッチ素子53は、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第2端111b2側を接地点GNDへ切り替える第3副スイッチ手段として機能する。例えば、第3副スイッチ素子53は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第3副スイッチ素子53のドレインDが副一次コイル111bの第1端111b1側に、第3副スイッチ素子53のソースSが接地点GND側に接続され、第3副スイッチ素子53のゲートGには点火制御手段31からの第2方向通電許可信号S2pが入力される。したがって、第2方向通電許可信号S2pがON(例えば、信号レベルがH)になると、第3副スイッチ素子53がONになり、副一次コイル111bの第1端111b1が接地点GNDに接続されることとなる。なお、第3副スイッチ素子53と接地点GNDとの間には、電流検出抵抗62を設け、第2方向の副一次電流検出信号Di1sが内燃機関駆動制御装置3へ入力される。   The third secondary switch element 53 functions as third secondary switch means for switching the second end 111b2 side of the secondary primary coil 111b to the ground point GND so that the secondary primary coil 111b can be energized in the second direction. For example, the third sub switch element 53 is configured using a power MOS-FET having high speed switching characteristics, and the drain D of the third sub switch element 53 is on the side of the first end 111b1 of the sub primary coil 111b. The source S of the switch element 53 is connected to the ground point GND side, and the second direction energization permission signal S2p from the ignition control means 31 is input to the gate G of the third sub switch element 53. Therefore, when the second direction energization permission signal S2p is turned ON (for example, the signal level is H), the third sub switch element 53 is turned ON, and the first end 111b1 of the sub primary coil 111b is connected to the ground point GND. It will be. A current detection resistor 62 is provided between the third sub switch element 53 and the ground point GND, and the sub primary current detection signal Di1s in the second direction is input to the internal combustion engine drive control device 3.

第4副スイッチ素子54は、副一次コイル111bへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイル111bの第1端111b1側へ第2給電手段(例えば、直流電源4)から電源供給可能にする第4副スイッチ手段として機能する。例えば、第4副スイッチ素子54は、高速スイッチング特性を備えるパワーMOS−FETを用いて構成し、第4副スイッチ素子54のドレインDが直流電源4側に、第4副スイッチ素子54のソースSが副一次コイル111bの第2端111b2側に接続され、第4副スイッチ素子54のゲートGには点火制御手段31からの第2方向通電指示信号S2dが入力される。したがって、第2方向通電指示信号S2dがON(例えば、信号レベルがH)になると、第4副スイッチ素子54がONになり、副一次コイル111bの第2端111b1に直流電源4から電源電圧VB+が印加されることとなる。なお、副一次コイル111bへ印加する電圧を高くするために、第1電源や第2電源にはVB+の直流電源4を用いずに、より高圧の直流電源を用いるようにしても良い。或いは、昇圧回路7(図1中、二点鎖線で示す)を設けて、副一次コイル111bへの印加電圧を高めるようにしても良い。   The fourth sub switch element 54 can supply power to the first end 111 b 1 side of the sub primary coil 111 b from the second power feeding means (for example, the DC power supply 4) so that the sub primary coil 111 b can be energized in the second direction. Function as a second auxiliary switch means. For example, the fourth sub switch element 54 is configured using a power MOS-FET having high speed switching characteristics, and the drain D of the fourth sub switch element 54 is on the DC power supply 4 side, and the source S of the fourth sub switch element 54 is Is connected to the second end 111b2 side of the sub-primary coil 111b, and the second direction energization instruction signal S2d from the ignition control means 31 is input to the gate G of the fourth sub-switch element 54. Therefore, when the second direction energization instruction signal S2d is turned ON (for example, the signal level is H), the fourth sub switch element 54 is turned ON, and the power supply voltage VB + from the DC power supply 4 is applied to the second end 111b1 of the sub primary coil 111b. Will be applied. In order to increase the voltage applied to the secondary primary coil 111b, a higher voltage DC power supply may be used instead of the VB + DC power supply 4 as the first power supply or the second power supply. Alternatively, a booster circuit 7 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) may be provided to increase the voltage applied to the sub primary coil 111b.

ここで、上述した構造の副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5に対する点火制御手段31の制御例を、図2〜図5に基づいて説明する。   Here, a control example of the ignition control means 31 with respect to the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 having the above-described structure will be described based on FIGS.

図2は、主通常放電制御を示すもので、1回の燃焼サイクル中に主一次コイル111aのみを使って放電エネルギを二次コイル112に与える基本的な制御である。   FIG. 2 shows main normal discharge control, which is a basic control for giving discharge energy to the secondary coil 112 using only the main primary coil 111a during one combustion cycle.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号SiがONになると、主スイッチ素子12がONとなって、主一次電流I1aが流れる。なお、点火信号SiがONになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51もONになり、副一次コイル111bの第2端111b2側が接地点GNDに接続されるが、第1方向通電指示信号S1dはOFFのままであるため、副一次コイル111bに第1方向の通電が行われることはない。   First, when the ignition signal Si is turned ON at a predetermined timing in the combustion cycle, the main switch element 12 is turned ON, and the main primary current I1a flows. When the ignition signal Si is turned ON, the first auxiliary switch element 51 of the auxiliary primary coil flux generation state switching unit 5 is also turned ON, and the second end 111b2 side of the auxiliary primary coil 111b is connected to the ground point GND. However, since the first direction energization instruction signal S1d remains OFF, energization of the sub primary coil 111b in the first direction is not performed.

主一次コイル111aへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、主一次コイル111aに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる(容量放電)。その後も、二次コイル112に与えられた磁気エネルギの放出による放電(誘導放電)が0.5〜2.5ms程度続くが、二次コイル112に生じた起電力は次第に弱まり、二次電流I2も減衰してゆくため、必ずしも気筒内の好適な燃焼維持に十分な放電火花を得られない場合がある。   As time passes from the energization of the main primary coil 111a, the main primary current I1a increases until it reaches a saturation current, and energy is stored in the main primary coil 111a. Then, when the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is As it flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder (capacitive discharge). After that, discharge (inductive discharge) by discharge of magnetic energy given to the secondary coil 112 continues for about 0.5 to 2.5 ms, but the electromotive force generated in the secondary coil 112 gradually weakens, and the secondary current I2 Also, it may not be able to obtain a sufficient discharge spark to maintain a suitable combustion in the cylinder.

上述した主通常放電制御においては、主一次コイル111aに印加されるのは、直流電源4の電源電圧VB+で一定のため、主一次コイル111aから二次コイル112に与えられる放電エネルギはほぼ一定である。よって、エンジンの回転数が低い場合など、安定した燃焼状態を維持するために、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流す必要がある場合、主一次コイル111aから二次コイル112に与える放電エネルギを高める必要があり、それには、点火信号SiのON時間を長くして、より高い放電エネルギを主一次コイル111aに蓄積する必要がある。しかしながら、点火信号SiのON時間を長くすると、主一次コイル111aへの通電制御を行う主スイッチ素子12の発熱が問題となって、主スイッチ素子12に誤動作が生じたり、スイッチ素子12の寿命を縮めてしまったりする危険性がある。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置1においては、副一次コイル111bを用いることで、点火信号SiのON時間を長くすることなく、点火タイミングで二次コイル112に与える放電エネルギを増大させ、高電流期間を長くすることが可能である。   In the above-described main / normal discharge control, the power applied to main primary coil 111a is constant at power supply voltage VB + of DC power supply 4, so the discharge energy applied from main primary coil 111a to secondary coil 112 is substantially constant. is there. Therefore, when it is necessary to supply a high discharge current to the spark plug 2 for a long time to maintain a stable combustion state, such as when the engine speed is low, the main primary coil 111a to the secondary coil 112 It is necessary to increase the discharge energy to be given, which requires increasing the ON time of the ignition signal Si and storing higher discharge energy in the main primary coil 111a. However, if the ON time of the ignition signal Si is increased, the heat generation of the main switch element 12 for controlling the energization of the main primary coil 111a becomes a problem, causing the main switch element 12 to malfunction or the life of the switch element 12 There is a risk of shrinking. Thus, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, the discharge energy to be applied to the secondary coil 112 at the ignition timing is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si by using the sub-primary coil 111b. It is possible to increase and extend the high current period.

図3は、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を順方向磁束発生状態に切り替えて、主一次コイル111aおよび副一次コイル111bへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を示すものであり、1回の燃焼サイクル中に、主一次コイル111aと副一次コイル111bの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル112に与える制御である。   FIG. 3 shows pre-ignition superimposed discharge control in which the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is switched to the forward magnetic flux generation state to simultaneously energize the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b. The energy stored in both the primary primary coil 111a and the secondary primary coil 111b is controlled to be applied to the secondary coil 112 at a stretch during the combustion cycle of

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで、点火信号Siと第1方向通電指示信号S1dが同時にONになると共に、第2方向通電許可信号S2pおよび第2方向通電指示信号S2dがOFFを維持していると、主スイッチ素子12と副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51および第2副スイッチ素子52が同時にONとなって、主一次電流I1aに加えて第1方向の副一次電流I1b1が流れる。このとき、副一次コイル111bに第1方向の電流I1b1が流れることで、副一次コイル111bには、主一次コイル111aに生じた磁束と同じ向きの順方向磁束が生じる。   First, at a predetermined timing in the combustion cycle, the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned ON, and the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d are maintained OFF. The main switch element 12 and the first sub switch element 51 and the second sub switch element 52 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 are simultaneously turned on to add the main primary current I1a to the sub primary primary direction of the first direction. The current I1b1 flows. At this time, when the current I1b1 in the first direction flows in the sub primary coil 111b, a forward magnetic flux in the same direction as the magnetic flux generated in the main primary coil 111a is generated in the sub primary coil 111b.

主一次コイル111aおよび副一次コイル111bへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aおよび副一次コイル111bにエネルギが蓄積されてゆく。そして、点火タイミングで点火信号Siおよび第1方向通電指示信号S1dが同時にOFFになると、主一次コイル111aと副一次コイル111bに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こし、気筒内に放電火花を生じさせる。   As time passes from energization of main primary coil 111a and secondary primary coil 111b, primary primary current I1a and secondary primary current I1b increase until saturation current is reached, and energy is applied to primary primary coil 111a and secondary primary coil 111b. Will be accumulated. Then, when the ignition signal Si and the first direction energization instruction signal S1d are simultaneously turned off at the ignition timing, an electromotive force corresponding to the energy stored in the main primary coil 111a and the secondary primary coil 111b is generated on the secondary side. As the next current I2 flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder.

ここで、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bを同時に遮断することにより、二次コイル112に与えられる放電エネルギは、上述した主通常放電制御で主一次コイル111aのみから二次コイル112に与えられる放電エネルギよりも大きなもの(図3の二次電流波形に、網掛けで示す部分)となるため、その分だけ容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり、大きな二次電流I2が流れる。したがって、点火制御手段31が点火タイミング前重畳放電制御を行えば、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次側に与える放電エネルギを増大させ、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流すことができる。   Here, by simultaneously interrupting the primary primary current I1a and the secondary primary current I1b, the discharge energy given to the secondary coil 112 is given to the secondary coil 112 only from the main primary coil 111a in the above-described main / normal discharge control. Since the energy is larger than the discharge energy (the portion shown by hatching in the secondary current waveform in FIG. 3), the applied voltage causing the capacitive discharge is increased by that amount, and a large secondary current I2 flows. Therefore, if the ignition control means 31 performs superimposed discharge control before ignition timing, the discharge energy to be given to the secondary side is increased without lengthening the ON time of the ignition signal Si, and a high discharge current is obtained for a longer time. It can flow to the spark plug 2.

なお、点火タイミング前重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミングよりも前に、副一次コイル111bを用いて一次側に蓄積するエネルギを重畳しておき、一次側の電流遮断により二次側に生じた放電エネルギで点火プラグ2に放電火花を発生させる制御を意味する。   Note that with pre-ignition timing superimposed discharge control, energy stored in the primary side using the secondary primary coil 111b is superimposed before ignition timing that generates discharge energy on the secondary side by current interruption on the primary side. It means control to cause the spark plug 2 to generate a discharge spark by the discharge energy generated on the secondary side by the current interruption on the primary side.

この点火タイミング前重畳放電制御は、必ずしも二次側に与える放電エネルギを高めるためだけに適用できるものではない。たとえは、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12が熱によるダメージを受けそうな場合、副一次コイル111bを用いた点火タイミング前重畳放電制御を行う事で、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12の負担を減らす事ができる。   This pre-ignition superimposed discharge control is not necessarily applicable only to increase the discharge energy given to the secondary side. For example, when the main primary coil 111a and the main switch element 12 are likely to be damaged by heat, superimposing discharge control before ignition timing using the sub primary coil 111b is performed, so that the main primary coil 111a and the main switch element 12 are You can reduce the burden.

具体的には、主通常放電制御にて必要とされる点火信号SiのON時間よりも適宜短いON時間となるように、点火制御手段3が時短点火信号Si′と時短第1方向通電指示信号S1d′を出力することで、主一次コイル111aと副一次コイル111bにそれぞれ主一次電流I1aと第1方向の副一次電流I1b1が流れる時間を短くし、主一次コイル111aと副一次コイル111bにそれぞれ蓄積されるエネルギを少なくする。かくすれば、主一次電流I1aと第1方向の副一次電流I1b1を遮断して二次側に与える放電エネルギを、ちょうど主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと同程度にすることができ、点火プラグ2の放電に支障が生じることはない。しかも、時短点火信号Si′で駆動させることにより、主スイッチ素子12と主一次コイル111aの発熱量を減らすことができる。無論、二次側へより多くの放電エネルギを与える必要が生じた場合でも、主一次コイル111aと副一次コイル111bの負担割合を適宜に調整することで、主スイッチ素子12と主一次コイル111aに過度な発熱が生ずることを抑制しつつ、必要十分な高電流期間を確保できるという利点がある。   Specifically, the ignition control means 3 generates the short time ignition signal Si 'and the short time first direction energization instruction signal so that the ON time appropriately shorter than the ON time of the ignition signal Si required in the main normal discharge control is obtained. By outputting S1d ', the time for flowing the main primary current I1a and the sub primary current I1 b1 in the first direction to the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, respectively, is shortened, and the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b are each Reduce the energy stored. In this way, the discharge energy given to the secondary side by interrupting the main primary current I1a and the secondary primary current I1b1 in the first direction may be made similar to the discharge energy given to the secondary side by the main normal discharge control. There is no problem in the discharge of the spark plug 2. In addition, the amount of heat generation of the main switch element 12 and the main primary coil 111a can be reduced by driving with the short time ignition signal Si '. Of course, even when it is necessary to supply more discharge energy to the secondary side, the load ratio of the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111b can be appropriately adjusted to provide the main switch element 12 and the main primary coil 111a. There is an advantage that a necessary and sufficiently high current period can be secured while suppressing the occurrence of excessive heat generation.

上述した点火タイミング前重畳放電制御においては、一次側の電流遮断によって二次側に生ずる起電力を高めることで、二次側に高電流が一気に流れて容量放電が生じるものの、その後の誘導放電で高い二次電流を維持できる期間は飛躍的に長くならないので、より長時間に亘って高い放電電流を点火プラグ2に流すための制御としては、必ずしも燃費効率が良いとは言えない。しかして、本実施形態に係る内燃機関用点火装置1においては、副一次コイル111bを用いることで、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次側の高電流期間を長くすることが可能である。   In the above-described superimposed discharge control before ignition timing, by raising the electromotive force generated on the secondary side by interrupting the current on the primary side, a high current flows at once on the secondary side to cause a capacitive discharge, but in the subsequent inductive discharge Since the period in which the high secondary current can be maintained does not increase dramatically, it can not always be said that the fuel efficiency is good as control for supplying a high discharge current to the spark plug 2 for a longer time. Thus, in the internal combustion engine ignition device 1 according to the present embodiment, the secondary high-current period can be extended without prolonging the ON time of the ignition signal Si by using the sub-primary coil 111b. It is possible.

図4は、主一次コイル111aへの通電・遮断による点火タイミング以降に、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を逆方向磁束発生状態に切り替えて、副一次コイル111bへ通電開始する点火タイミング後重畳放電制御を示すもので、1回の燃焼サイクル中に、一次側への通電・遮断制御により二次側に放電エネルギを与える点火タイミング以降に、副一次コイル111bから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。   FIG. 4 switches the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 to the reverse magnetic flux generation state after ignition timing by energization / detachment to the main primary coil 111a and starts energization to the secondary primary coil 111b after ignition timing superposition. It shows discharge control, and it is necessary to maintain induction discharge from secondary primary coil 111b after ignition timing to give discharge energy to secondary side by energization / shutdown control to primary side during one combustion cycle. It is control which gives sufficient energy to the secondary side.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで点火信号SiがONになると、主スイッチ素子12がONとなって、主一次電流I1aが流れる。なお、点火信号SiがONになることで、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51もONになり、副一次コイル111bの第2端111b2側が接地点GNDに接続されるが、第1方向通電指示信号S1dはOFFのままであるため、副一次コイル111bに第1方向の通電が行われることはない。   First, when the ignition signal Si is turned ON at a predetermined timing in the combustion cycle, the main switch element 12 is turned ON, and the main primary current I1a flows. When the ignition signal Si is turned ON, the first auxiliary switch element 51 of the auxiliary primary coil flux generation state switching unit 5 is also turned ON, and the second end 111b2 side of the auxiliary primary coil 111b is connected to the ground point GND. However, since the first direction energization instruction signal S1d remains OFF, energization of the sub primary coil 111b in the first direction is not performed.

主一次コイル111aへの通電から時間経過に伴って、主一次電流I1aは飽和電流に達するまで増加してゆき、主一次コイル111aにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、主一次コイル111aに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じて、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊が起き、気筒内に放電火花が生じる(容量放電)。   As time passes from the energization of the main primary coil 111a, the main primary current I1a increases until it reaches a saturation current, and energy is stored in the main primary coil 111a. Then, when the ignition signal Si is turned off at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the main primary coil 111a is generated on the secondary side, and the secondary current I2 is As it flows, dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 and discharge sparks occur in the cylinder (capacitive discharge).

上記のようにして点火プラグ2に容量放電が生じ、放電電流が流れ始めた後、例えば、容量放電から誘導放電へ移行するタイミングで、点火制御手段31が第2方向通電許可信号S2pをON(例えば、信号レベルをLからH)にすると共に、第2方向通電指示信号S2dをONにする。なお、図4に示す例では、第2方向通電指示信号S2dのデューティー比を変えるPWM制御を行うことで、副一次コイル111bへの供給電力を調整するものとした。   As described above, after the capacitive discharge occurs in the spark plug 2 and the discharge current starts to flow, for example, the ignition control means 31 turns on the second direction energization permission signal S2p at the timing of transition from capacitive discharge to inductive discharge. For example, the signal level is changed from L to H, and the second direction energization instruction signal S2d is turned ON. In the example shown in FIG. 4, the power supplied to the sub primary coil 111b is adjusted by performing PWM control to change the duty ratio of the second direction energization instruction signal S2d.

そして、副一次コイル111bを流れる第2方向の副一次電流I1b2は、飽和電流に達するまで徐々に増加してゆき、逆方向の磁束(点火タイミング後に二次コイル112に生じた磁界と同じ向きの磁束)も増加してゆく(図4の副一次コイル電流波形中、網掛けで示す)。したがって、二次コイル112の電磁エネルギ放出による二次電流I2の低下を補うように、副一次コイル111bに生じた逆方向の磁束が二次コイル112に作用することとなり、二次電流I2が高電流のまま保持され(図4の二次電流波形中、網掛けで示す)、気筒内燃焼に好適な高電流期間を効率良く長期化できる。   Then, the secondary primary current I1b2 in the second direction flowing through the secondary primary coil 111b gradually increases until reaching the saturation current, and the magnetic flux in the reverse direction (same direction as the magnetic field generated in the secondary coil 112 after the ignition timing) The magnetic flux) also increases (indicated by hatching in the secondary primary coil current waveform in FIG. 4). Therefore, the reverse magnetic flux generated in secondary primary coil 111b acts on secondary coil 112 to compensate for the decrease in secondary current I2 due to the release of electromagnetic energy of secondary coil 112, and secondary current I2 is high. It is possible to maintain the current as it is (indicated by hatching in the secondary current waveform in FIG. 4), and it is possible to efficiently prolong the high current period suitable for in-cylinder combustion.

その後、好適な気筒内燃焼に必要十分な高電流の維持期間(高電流期間)が経過すると、そのタイミングで点火制御手段31が第2方向通電許可信号S2pおよび第2方向通電指示信号S2dをOFFにする。これにより、副一次コイル111bによる逆方向の磁束が二次コイル112に作用しなくなるので、以降は二次コイル112の電磁エネルギ放出のみによる低い二次電流I2が流れることとなり、やがて二次電流I2が帰零する。   After that, when the maintenance period (high current period) of high current necessary and sufficient for suitable in-cylinder combustion elapses, the ignition control means 31 turns off the second direction energization permission signal S2p and the second direction energization instruction signal S2d at that timing. Make it As a result, the magnetic flux in the reverse direction from the secondary primary coil 111b does not act on the secondary coil 112, and thereafter the low secondary current I2 flows only by the electromagnetic energy release of the secondary coil 112, and eventually the secondary current I2 Returns to zero.

上述したように、点火制御手段31が点火タイミング後重畳放電制御を行えば、点火信号SiのON時間を長くすることなく、二次コイル112に与える放電エネルギを増大させ、点火プラグ2の電極間を流れる放電電流を高電流に維持できる期間を長期化できる。しかも、副一次コイル111bから二次コイル112に作用させる逆方向の磁束は、気筒内燃焼を好適に維持するために必要十分な高電流を発生・維持できる程度で良いことから、副一次コイル111bへの通電に要するエネルギは低く抑えることができ、燃費効率の向上に有効である。加えて、本実施形態の内燃機関用点火装置1においては、点火制御手段31が副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第4スイッチ素子54をPWM制御可能であるから、点火タイミング後重畳放電制御において副一次コイル111bに流す第2方向の副一次電流I1b2を適宜に増減させることで、過不足の無い適切な放電エネルギを二次側に与えることができ、更なる燃費効率向上を期待できる。   As described above, if the ignition control means 31 performs the superimposed discharge control after the ignition timing, the discharge energy to be given to the secondary coil 112 is increased without increasing the ON time of the ignition signal Si. Can extend the period during which the discharge current flowing through can be maintained at a high current. In addition, the magnetic flux in the reverse direction to be applied to the secondary coil 112 from the secondary primary coil 111b is sufficient to generate and maintain a high current necessary and sufficient for suitably maintaining the combustion in the cylinder, so the secondary primary coil 111b The energy required to energize the motor can be kept low, which is effective for improving the fuel efficiency. In addition, in the internal combustion engine ignition device 1 of the present embodiment, since the ignition control means 31 can perform PWM control of the fourth switch element 54 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5, superimposed discharge control after ignition timing By appropriately increasing or decreasing the secondary primary current I1b2 in the second direction flowing through the secondary primary coil 111b, appropriate discharge energy without excess or deficiency can be provided to the secondary side, and further improvement of fuel efficiency can be expected.

なお、点火タイミング後重畳放電制御とは、一次側の電流遮断により二次側に放電エネルギを発生させる点火タイミング以降に、副一次コイル111bを用いて二次側に与えるエネルギを重畳してゆき、点火プラグ2に生じた放電を必要十分な期間に亘って維持させる制御を意味する。   Note that with post-ignition superimposed discharge control, energy given to the secondary side is superimposed using the secondary primary coil 111b after ignition timing that discharge energy is generated on the secondary side by current interruption on the primary side, This means control for maintaining the discharge generated in the spark plug 2 for a necessary and sufficient period.

また、副一次コイル111bへ第2方向の副一次電流I1b2を流し始めるタイミングは、点火タイミング以降であれば良く、特に限定されない。例えば、主一次コイル111aへの電流遮断と同時に行っても良いし、一次側の電流遮断から予め定めた所定時間経過後に副一次電流I1b2を流すようにしても良いし、二次側に流れる二次電流I2が所定の判定値(例えば、点火プラグ2を流れる放電電流が気筒内燃焼に好適な放電火花形成を維持できる高電流値を下回る高いと考えられる二次電流の値)に達した時点で副一次電流I1b2を流すようにしても良い。   The timing at which the secondary primary current I1b2 in the second direction starts flowing to the secondary primary coil 111b may be after the ignition timing, and is not particularly limited. For example, it may be performed simultaneously with the current interruption to the main primary coil 111a, or the secondary primary current I1b2 may be made to flow after a predetermined time has elapsed since the current interruption of the primary side. When the next current I2 reaches a predetermined judgment value (for example, the value of the secondary current considered to be high below the high current value at which the discharge current flowing through the spark plug 2 can maintain discharge spark formation suitable for in-cylinder combustion) The sub-primary current I1b2 may be supplied.

上述した点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御は、同じ副一次コイル111bを使って放電エネルギを二次側に重畳するものであるが、その制御は、点火タイミング前と点火タイミング後に分かれているので、1回の燃焼サイクル中に両方の制御を行う事が可能である。   The above-described pre-ignition superimposed discharge control and the post-ignition superimposed discharge control superimpose the discharge energy on the secondary side using the same sub-primary coil 111b, but the control is performed before the ignition timing and after the ignition timing Because they are separated, it is possible to carry out both controls during one combustion cycle.

図5は、点火タイミング前重畳放電制御を行った後に点火タイミング後重畳放電制御を行う場合を示すもので、1回の燃焼サイクル中に、主一次コイル111aと副一次コイル111bの両方で蓄えたエネルギを一気に二次コイル112に与えた後、更に、副一次コイル111bから誘導放電を維持するために必要十分なエネルギを二次側に与える制御である。   FIG. 5 shows the case of performing the post-ignition superimposed discharge control after performing the pre-ignition superimposed discharge control, and stored in both the main primary coil 111a and the secondary primary coil 111b during one combustion cycle. After energy is applied to the secondary coil 112 at a stretch, control is further performed to provide the secondary side with sufficient energy necessary to maintain the inductive discharge from the secondary primary coil 111b.

すなわち、主一次電流I1aおよび副一次電流I1bを同時に遮断することで、二次側に与えられる放電エネルギは、副一次コイル111bが加わった分(図5の副一次コイル波形中、薄い網掛けで示す)だけ大きくなり、その分だけ二次側で容量放電を引き起こす印加電圧が高くなり(図5の二次電流波形中、薄い網掛けで示す)、更に、副一次コイル111bに第2方向の副一次電流I1b2流した分(図5の副一次コイル波形中、濃い網掛けで示す)だけ二次コイル112に作用することとなり、二次電流I2が高電流のまま保持される(図5の二次電流波形中、濃い網掛けで示す)。   That is, by simultaneously interrupting the primary primary current I1a and the secondary primary current I1b, the discharge energy given to the secondary side is equivalent to the addition of the secondary primary coil 111b (in the secondary primary coil waveform in FIG. In the secondary current waveform shown in FIG. 5, the voltage applied to the secondary side is increased (indicated by thin hatching in the secondary current waveform in FIG. 5), and the secondary primary coil 111b is further Only the amount of secondary primary current I1b2 (indicated by dark hatching in the secondary primary coil waveform in FIG. 5) acts on secondary coil 112, and secondary current I2 is maintained at high current (FIG. 5). In the secondary current waveform, shown by dark hatching).

このように、点火タイミング前重畳放電制御と点火タイミング後重畳放電制御を1回の燃焼サイクル中に行えば、それぞれの制御を単独で行った場合よりも大きな放電エネルギを二次側に与えることができ、過酷な運転状況でも良好で安定した気筒内燃焼を実現することができる。   As described above, if the pre-ignition superimposed discharge control and the post-ignition superimposed discharge control are performed during one combustion cycle, discharge energy greater than that obtained when each control is performed alone can be given to the secondary side. Therefore, good and stable in-cylinder combustion can be realized even under severe operating conditions.

上述した第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1によれば、内燃機関の運転状況に応じて、最適となるように、主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御+点火タイミング後重畳放電制御を適宜に使い分けることが可能なので、点火のための消費電力を適切化して、高い燃費改善効果を期待できる。   According to the igniter 1 for an internal combustion engine according to the first embodiment described above, main normal discharge control, superimposed discharge control before ignition timing, superimposed discharge after ignition timing so as to be optimum according to the operating condition of the internal combustion engine Since control and pre-ignition superimposed discharge control + post-ignition superimposed discharge control can be properly used, it is possible to optimize the power consumption for ignition and expect a high fuel efficiency improvement effect.

加えて、内燃機関用点火装置1で用いる点火コイル11は、主一次コイル111aと副一次コイル111bを備えるが、既存の点火コイルと同程度の体格に構成できる。したがって、二次側へ与える放電エネルギを高めるために複数のコイルや昇圧回路を必要とせず、既存の点火コイルと同程度の体格の点火コイル11で良いことから、点火コイルの大型化および大幅なコスト増を抑制できる。   In addition, the ignition coil 11 used in the internal combustion engine ignition device 1 includes the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b, but can be configured to have the same size as an existing ignition coil. Therefore, a plurality of coils and a booster circuit are not required to increase discharge energy to be supplied to the secondary side, and the ignition coil 11 having a size similar to that of the existing ignition coil may be used. Cost increase can be suppressed.

なお、第1実施形態に係る内燃機関用点火装置1は、副一次コイル111bの通電方向および通電・遮断を制御するための機能、すなわち第1〜第4副スイッチ素子51〜54を副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5としてユニット化したが、これに限定されるものではない。例えば、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51は、点火信号Siによって、主スイッチ素子12と同期してON・OFFするものであるから、点火信号Siの信号経路を簡単にするため、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51を近接配置することが考えられる。   The internal combustion engine ignition device 1 according to the first embodiment has a function for controlling the energization direction and the energization / shutoff of the secondary primary coil 111b, that is, the first to fourth secondary switch elements 51 to 54 as secondary primary coils. Although the magnetic flux generation state switching unit 5 is unitized, it is not limited to this. For example, since the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is turned on and off in synchronization with the main switch element 12 by the ignition signal Si, the signal path of the ignition signal Si is simplified. In order to make it possible to arrange the main switch element 12 and the first sub switch element 51 in close proximity to each other, it is conceivable.

そこで、図6に示す第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1′では、点火コイルユニット10′のケース15内に、第1副スイッチ素子51を収納した。主スイッチ素子12の制御端子であるゲートGと第1副スイッチ素子51の制御端子であるゲートGを第4接続端子152dに接続し、この第4接続端子152dを介して内燃機関駆動制御装置3からの点火信号が入力されるようにする。かくすれば、点火信号Siの信号経路を簡略化できる。なお、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51は、耐熱性および耐ノイズ性の高いディスクリート部品を用いることで、点火コイル11と一体に封止しても、安定動作を期せる。また、副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5′は、第2副スイッチ素子52、第3副スイッチ素子53および第4副スイッチ素子54を1つのケースに収納してユニット化する。   Therefore, in the internal combustion engine ignition device 1 'according to the second embodiment shown in FIG. 6, the first auxiliary switching element 51 is housed in the case 15 of the ignition coil unit 10'. A gate G which is a control terminal of the main switch element 12 and a gate G which is a control terminal of the first sub switch element 51 are connected to a fourth connection terminal 152d, and the internal combustion engine drive control device 3 via the fourth connection terminal 152d. The ignition signal from is input. In this way, the signal path of the ignition signal Si can be simplified. The main switch element 12 and the first auxiliary switch element 51 can achieve stable operation even if they are sealed integrally with the ignition coil 11 by using discrete components having high heat resistance and noise resistance. Further, the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'houses the second secondary switch element 52, the third secondary switch element 53, and the fourth secondary switch element 54 in one case to form a unit.

この第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1′においても、点火制御装置31が、点火信号Si、第1方向通電指示信号S1d、第2方向通電許可信号S2p、第2方向通電指示信号S2dを適宜なタイミングで点火コイルユニット10あるいは副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5′へ出力することで、第1実施形態の内燃機関用点火装置1と同様の主通常放電制御、点火タイミング前重畳放電制御、点火タイミング後重畳放電制御、点火タイミング前重畳放電制御+点火タイミング後重畳放電制御を行う事ができる。   Also in the internal combustion engine ignition device 1 'according to the second embodiment, the ignition control device 31 controls the ignition signal Si, the first direction energization instruction signal S1d, the second direction energization permission signal S2p, and the second direction energization instruction signal S2d. Is output to the ignition coil unit 10 or the secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 'at an appropriate timing to perform main normal discharge control similar to that of the internal combustion engine ignition device 1 of the first embodiment, superimposed discharge before ignition timing. Control, superimposed discharge control after ignition timing, superimposed discharge control before ignition timing + superimposed discharge control after ignition timing can be performed.

上述した第1,第2実施形態に係る内燃機関用点火装置1,1′では、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51を共に点火信号Siによって制御するものであったが、主スイッチ素子12と第1副スイッチ素子51をそれぞれ別の信号にてON・OFF制御するようにしても良い。   In the internal combustion engine ignition device 1, 1 'according to the first and second embodiments described above, both the main switch element 12 and the first sub switch element 51 are controlled by the ignition signal Si, but the main switch element 12 and the first sub switch element 51 may be controlled to be ON / OFF by different signals.

図7に示す第3実施形態の内燃機関用点火装置1″は、内燃機関駆動制御装置3″の点火制御手段31″によって主点火信号Siaと副点火信号Sibを生成し、主点火信号Siaによって主スイッチ素子12をON・OFF制御し、副点火信号Sibによって副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5の第1副スイッチ素子51をON・OFF制御する。かくすれば、主一次コイル111aに主一次電流I1aを流すことなく、副一次コイル111bに第1方向の副一次電流I1b1を流すことが可能となる。   The internal combustion engine ignition device 1 ′ ′ of the third embodiment shown in FIG. 7 generates a main ignition signal Sia and a secondary ignition signal Sib by the ignition control means 31 ′ ′ of the internal combustion engine drive control device 3 ′ ′, and the main ignition signal Sia The main switch element 12 is ON / OFF controlled, and the first sub switch element 51 of the sub primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 is ON / OFF controlled by the sub ignition signal Sib. It is possible to flow the sub-primary current I1b1 in the first direction through the sub-primary coil 111b without flowing the current I1a.

上記のように構成した第3実施形態の内燃機関用点火装置1″によって行う副通常放電制御を図8に示す。副通常放電制御は、1回の燃焼サイクル中に副一次コイル111bのみを使って放電エネルギを二次側に与える制御であり、例えば、主通常放電制御を行うための主一次コイル111aや主スイッチ素子12が発熱によるダメージを受けているときに有効である。   The secondary normal discharge control performed by the internal combustion engine ignition device 1 ′ ′ of the third embodiment configured as described above is shown in FIG. 8. Secondary normal discharge control uses only the secondary primary coil 111b during one combustion cycle. It is a control to apply discharge energy to the secondary side, and is effective, for example, when the main primary coil 111a for performing the main normal discharge control and the main switch element 12 are damaged by heat generation.

まず、燃焼サイクル中の所定タイミングで副点火信号Sibおよび第1方向通電指示信号S1pがONになると、第1副スイッチ素子51を第2副スイッチ素子52が同時にONとなって、第1方向の副一次電流I1b1が流れる。なお、副点火信号Sibは、この信号単独で副一次電流I1bを流す制御を行えるのではなく、副一次コイル111bの第2端111b2を接地点GND側に接続して第1端111b1からの給電を可能にするものであるから、第1方向通電許可信号S1pに相当する。   First, when the secondary ignition signal Sib and the first direction energization instruction signal S1p are turned ON at a predetermined timing in the combustion cycle, the first auxiliary switching device 51 is simultaneously turned ON, and the first auxiliary switching device 51 is simultaneously turned on. Secondary primary current I1b1 flows. The sub ignition signal Sib can not be controlled to flow the sub primary current I1 b by this signal alone, but the second end 111 b 2 of the sub primary coil 111 b is connected to the ground point GND side to supply power from the first end 111 b 1 This corresponds to the first direction energization permission signal S1p.

副一次コイル111bへの通電から時間経過に伴って、第1方向の副一次電流I1b1は飽和電流に達するまで増加してゆき、副一次コイル111bにエネルギが蓄積される。そして、点火タイミングで点火信号SiがOFFになると(信号レベルがHからLになると)、副一次コイル111bに蓄積されたエネルギに応じた起電力が二次側に生じ、二次電流I2が流れると共に点火プラグ2の電極間に絶縁破壊を起こして、気筒内に放電火花を生じさせる。   As time passes from energization of the sub primary coil 111b, the sub primary current I1b1 in the first direction increases until it reaches a saturation current, and energy is stored in the sub primary coil 111b. Then, when the ignition signal Si is turned OFF at the ignition timing (when the signal level changes from H to L), an electromotive force corresponding to the energy stored in the secondary primary coil 111b is generated on the secondary side, and the secondary current I2 flows At the same time, a dielectric breakdown occurs between the electrodes of the spark plug 2 to generate a discharge spark in the cylinder.

以上のように、副通常放電制御を行えば、主一次コイル111aを使わず、副一次コイル111bのみで二次側に通常の普電エネルギを与え、点火プラグ2に通常の放電を生じさせる事が可能となる。そして、第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1″においては、二次側に与えるエネルギを蓄積するためのコイルとして、主一次コイル111aと副一次コイル111bを選択的に使用できるので、主一次コイル111aのみに過度な負担をかけずにすみ、点火コイル11の不慮の故障を効果的に回避できる。また、何らかの要因により、点火コイルユニット10内の主一次コイル111a、主スイッチ素子12または副一次コイル111bの何れかが故障して、主通常放電制御もしくは副通常放電制御が不能になった場合でも、正常に機能する方の一次コイルによって、主通常放電制御もしくは副通常放電制御を行えるので、点火コイル2の放電を確保することができ、当該気筒が点火不能となる最悪の事態を回避できるというメリットもある。   As described above, if secondary normal discharge control is performed, normal primary energy is applied to the secondary side by only the secondary primary coil 111b without using the primary primary coil 111a, and normal discharge is generated in the spark plug 2 Is possible. In the internal combustion engine ignition device 1 ′ ′ according to the third embodiment, the main primary coil 111a and the secondary primary coil 111b can be selectively used as coils for storing energy to be applied to the secondary side. It is possible to avoid excessive load on only the primary coil 111a and to effectively avoid accidental failure of the ignition coil 11. Further, for some reason, the main primary coil 111a in the ignition coil unit 10, the main switch element 12 or Even if one of the secondary primary coils 111b fails and primary normal discharge control or secondary normal discharge control becomes impossible, primary normal discharge control or secondary normal discharge control can be performed by the primary coil that normally functions. Therefore, the discharge of the ignition coil 2 can be secured, and the merit that the worst situation where the cylinder concerned can not be ignited can be avoided. A.

さらに、第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1″においては、主点火信号Siaと副点火信号Sibを独自に制御できるので、副点火信号Sibによる副一次コイル111bへの通電開始タイミングを主点火信号Siaによる主一次コイル111aへの通電開始タイミングよりも遅らせるように点火制御手段31が制御することによって、副一次コイル111bに蓄積されるエネルギを調整できる。たとえば、主点火信号SiaのON時間では主一次コイル111aに蓄積されるエネルギが若干足りないような場合、主点火信号SiaのON時間を長くせずに、エネルギの不足分を副一次コイル111bで補える程度にON時間を設定した副点火信号Sib(および第1方向通電指示信号S1d)を出力することで、必要十分なエネルギが主一次コイル111aと副一次コイル111bに蓄積され、安定した点火制御を実現できる。しかも、主点火信号SiaのON時間を長くする必要が無いので、主一次コイル111aおよび主スイッチ素子12の発熱を低減できる点でも有用である。   Furthermore, in the internal combustion engine ignition device 1 ′ ′ according to the third embodiment, since the main ignition signal Sia and the sub ignition signal Sib can be controlled independently, the energization start timing to the sub primary coil 111 b by the sub ignition signal Si b is mainly The energy stored in the secondary primary coil 111b can be adjusted by controlling the ignition control means 31 so as to delay the current application start timing to the primary primary coil 111a by the ignition signal Sia, for example, the ON time of the primary ignition signal Sia. Then, if the energy stored in the main primary coil 111a is slightly insufficient, the ON time is set such that the energy shortage can be compensated by the auxiliary primary coil 111b without lengthening the ON time of the main ignition signal Sia. Necessary and sufficient energy is obtained by outputting the ignition signal Sib (and the first direction energization instruction signal S1d) Stable ignition control can be realized as it is accumulated in the main primary coil 111a and the sub-primary coil 111. Furthermore, since it is not necessary to lengthen the ON time of the main ignition signal Sia, heat generation of the main primary coil 111a and the main switch element 12 can be realized. It is also useful in that it can be reduced.

なお、内燃機関用点火装置1″のように、主一次コイル111aと副一次コイル111bに電源供給するための直流電源として直流電源4を用いる場合には、主一次コイル111aと副一次コイル111bの巻回数を同じにしておくことで、主通常放電制御により二次側に与える放電エネルギと副通常放電制御により二次側に与える放電エネルギをほぼ等しくすることができる。しかしながら、主一次コイル111aの巻回数よりも副一次コイル111bの巻回数を少なくした場合には、副一次コイル111bへ電源供給する第1給電手段として、直流電源4よりも高電圧の電源を用いたり、昇圧回路を使って副一次コイル111bへの印加電圧を上げるようにしたりして、副通常放電制御によっても、主通常放電制御と同等の放電エネルギを二次側に与えられるように調整しておくことが望ましい。   When the DC power supply 4 is used as a DC power supply for supplying power to the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b as in the internal combustion engine ignition device 1 ′ ′, the main primary coil 111a and the sub primary coil 111b By making the number of turns the same, it is possible to substantially equalize the discharge energy given to the secondary side by the main normal discharge control and the discharge energy given to the secondary side by the sub normal discharge control. If the number of turns of the sub primary coil 111b is smaller than the number of turns, a power supply with a higher voltage than the DC power supply 4 is used as a first power feeding means for supplying power to the sub primary coil 111b. By increasing the voltage applied to the sub-primary coil 111b, discharge energy equivalent to that of the main normal discharge control can be obtained also by the sub-normal discharge control. It is desirable to adjust as given to the secondary side.

上述した第1〜第3実施形態に係る内燃機関用点火装置1,1′,1″は、何れも一つの気筒のみ示したが、複数の気筒で構成される内燃機関の場合、気筒毎に副一次コイル磁束発生状態切替ユニット5を設けても良いし、各気筒に対応した第1〜第4副スイッチ素子51〜54全てを単一ケースに収納した統括ユニットとし、この統括ユニットと各気筒の点火コイルユニット10とを接続するようにしても良い。   The internal combustion engine ignition devices 1, 1 ′, 1 ′ ′ according to the first to third embodiments described above each show only one cylinder, but in the case of an internal combustion engine configured with a plurality of cylinders, each cylinder A secondary primary coil magnetic flux generation state switching unit 5 may be provided, or a primary unit containing all of the first to fourth secondary switch elements 51 to 54 corresponding to each cylinder in a single case, and this primary unit and each cylinder And the ignition coil unit 10 may be connected.

以上、本発明に係る内燃機関用点火装置のいくつかの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。   As mentioned above, although some embodiments of the ignition device for internal combustion engines concerning the present invention were described based on an accompanying drawing, the present invention is not limited to these embodiments, and is stated in a claim. In the range which does not change a structure, you may implement by diverting the well-known existing equivalent technical means.

1 内燃機関用点火装置
10 点火コイルユニット
11 点火コイル
111a 主一次コイル
111b 副一次コイル
112 二次コイル
113 センターコア
12 主スイッチ素子
15 ケース
2 点火プラグ
3 内燃機関駆動制御装置
31 点火制御手段
4 直流電源
5 副一次コイル磁束発生状態切替ユニット
51 第1副スイッチ素子
52 第2副スイッチ素子
53 第3副スイッチ素子
54 第4副スイッチ素子
1 Ignition Device for Internal Combustion Engine 10 Ignition Coil Unit 11 Ignition Coil 111a Main Primary Coil 111b Secondary Primary Coil 112 Secondary Coil 113 Center Core 12 Main Switch Element 15 Case 2 Spark Plug 3 Internal Combustion Engine Drive Control Device 31 Ignition Control Means 4 DC Power Supply 5 Secondary Primary Coil Magnetic Flux Generation State Switching Unit 51 First Secondary Switch Element 52 Second Secondary Switch Element 53 Third Secondary Switch Element 54 Fourth Secondary Switch Element

Claims (18)

通電により順方向の磁束が増加し、電流を遮断することにより順方向の磁束が減ぜられる主一次コイルと、
予め定めた第1方向への通電により順方向の磁束が生じ、逆の第2方向への通電により順方向とは反対の逆方向の磁束が生じる副一次コイルと、
一端側が点火プラグと接続され、前記主一次コイルおよび副一次コイルに生じた磁束が作用して放電エネルギが発生する二次コイルと、
を有する点火コイルと、
バッテリから前記主一次コイルへの通電・遮断を切り替える主スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第1方向の通電を行える順方向磁束発生状態と、前記副一次コイルへ第2方向の通電を行える逆方向磁束発生状態と、を相互に切り替え可能で、前記順方向磁束発生状態への切替制御に用いる第1副スイッチ手段を備える副一次コイル磁束発生状態切替手段と、
前記主スイッチ手段および前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を制御して、燃焼サイクルの所定のタイミングで点火プラグに放電火花を発生させる点火制御手段と、
を備え、
前記点火制御手段は、
前記主一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる主通常放電制御が可能であると共に、
前記副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替えて主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御、および/または、点火タイミング以降に副一次コイル磁束発生状態切替手段を逆方向磁束発生状態に切り替えて副一次点火コイルへの通電・遮断を行う点火タイミング後重畳放電制御、を可能としたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
Main primary coil whose forward magnetic flux is increased by energization and whose forward magnetic flux is reduced by interrupting current;
A secondary primary coil that generates a forward magnetic flux by energization in a first predetermined direction and generates a reverse magnetic flux in the reverse direction to the forward direction by energization in a second reverse direction;
A secondary coil whose one end is connected to a spark plug and a magnetic flux generated on the main primary coil and the secondary primary coil acts to generate discharge energy;
An ignition coil having
Main switch means for switching on / off of power from the battery to the main primary coil;
The forward magnetic flux generation state is capable of mutually switching between a forward magnetic flux generation state in which the secondary primary coil can be energized in the first direction and a reverse magnetic flux generation state in which the secondary primary coil can be energized in the second direction. Secondary primary coil flux generation state switching means comprising first secondary switch means used for switching control to the state;
Ignition control means for controlling the main switch means and the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means to generate a discharge spark on the spark plug at a predetermined timing of the combustion cycle;
Equipped with
The ignition control means is
Main normal discharge control that generates discharge energy in the secondary coil is possible by controlling energization / cutoff to the main primary coil.
Pre-ignition overlapping discharge control to switch on the primary primary ignition coil and secondary primary ignition coil simultaneously by switching the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means to forward magnetic flux generation state and / or secondary primary coil magnetic flux after ignition timing An ignition device for an internal combustion engine, which is capable of performing a post-ignition superimposed discharge control to switch an occurrence state switching means to a reverse magnetic flux generation state to energize and cut off an auxiliary primary ignition coil.
前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、
前記第1副スイッチ手段を、前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように副一次コイルの第1端側を接地へ切り替えるスイッチとして用いると共に、
前記副一次コイルへ第1方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側へ第1給電手段から電源供給可能にする第2副スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第2端側を接地へ切り替える第3副スイッチ手段と、
前記副一次コイルへ第2方向の通電を行えるように、副一次コイルの第1端側へ第2給電手段から電源供給可能にする第4副スイッチ手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。
The secondary primary coil magnetic flux generation state switching means
The first secondary switch means is used as a switch for switching the first end side of the secondary primary coil to the ground so that the secondary primary coil can be energized in the first direction.
Second sub switch means for enabling power supply from the first power supply means to the second end side of the sub primary coil so that current can be supplied to the sub primary coil in the first direction;
Third sub-switching means for switching the second end side of the sub-primary coil to ground so that the sub-primary coil can be energized in the second direction;
Fourth sub-switch means for enabling power supply from the second power supply means to the first end side of the sub primary coil so that current can be supplied to the sub primary coil in the second direction;
An ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means synchronizes ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means and the second sub switch means so that the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil are simultaneously energized. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein superimposed discharge control is performed. 前記点火制御手段は、主一次コイルへの通電・遮断制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means is generated in the secondary coil by performing ON / OFF control of the third sub-switch means and the fourth sub-switch means after ignition timing at which the main primary coil is energized / shutdown controlled. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein superimposed discharge control is performed after ignition timing to increase discharge energy in a superimposed manner. 前記点火制御手段は、
主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。
The ignition control means is
Pre-ignition superimposed discharge control to simultaneously energize the primary primary ignition coil and the secondary primary ignition coil by synchronizing ON / OFF control of the primary switch means, the first secondary switch means, and the second secondary switch means;
By performing ON / OFF control of the third sub switch means and the fourth sub switch means after the ignition timing at which the superimposed discharge control before the ignition timing is performed, the discharge energy generated in the secondary coil is increased in a superimposed manner Superimposed discharge control after ignition timing,
3. The igniter for an internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the operation is performed in the same combustion cycle.
前記点火制御手段より出力される点火信号が、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段へ同時に入力されることで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作が同期するようにしたことを特徴とする請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition signal output from the ignition control means is simultaneously input to the main switch means and the first sub switch means so that ON / OFF operations of the main switch means and the first sub switch means are synchronized. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, characterized in that 前記副一次コイル磁束発生状態切替手段のうち、少なくとも、第2副スイッチ手段、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段を1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   Among the sub-primary coil magnetic flux generation state switching means, at least the second sub-switch means, the third sub-switch means and the fourth sub-switch means are housed in one case to be unitized. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6. 前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段は、点火コイルのケース内に収納したことを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the main switch means and the first auxiliary switch means are housed in a case of an ignition coil. 前記主スイッチ手段および第1副スイッチ手段のON・OFFを制御する制御端子を点火コイルのケース内で接続し、前記点火制御手段と接続される外部接続端子を共有するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の内燃機関用点火装置。   A control terminal for controlling ON / OFF of the main switch means and the first sub switch means is connected in a case of an ignition coil, and an external connection terminal connected to the ignition control means is shared. An ignition device for an internal combustion engine according to claim 8. 前記点火制御手段は、副一次コイル磁束発生状態切替手段を順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御が可能であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means switches the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means to the forward magnetic flux generation state, and instead of the main discharge control, discharge energy is generated in the secondary coil by control of energizing / shutting off the secondary primary coil. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that auxiliary secondary discharge control is possible. 前記点火制御手段は、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により順方向磁束発生状態に切り替え、前記主放電制御に代えて、副一次コイルへの通電・遮断制御により二次コイルに放電エネルギを発生させる副通常放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means switches to a forward magnetic flux generation state by synchronizing ON / OFF control of the first sub switch means and the second sub switch means, and instead of the main discharge control, switching to the forward primary flux control state is performed to the sub primary coil. 3. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein secondary normal discharge control for generating discharge energy in the secondary coil is performed by energization / shutdown control. 前記点火制御手段は、主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means synchronizes ON / OFF control of the main switch means, the first sub switch means and the second sub switch means so that the main primary ignition coil and the sub primary ignition coil are simultaneously energized. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein superimposed discharge control is performed. 前記点火制御手段は、主通常放電制御または副通常放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御を行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means is generated in the secondary coil by performing ON / OFF control of the third sub switch means and the fourth sub switch means after the ignition timing at which the main normal discharge control or the sub normal discharge control is performed. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein superimposed discharge control after ignition timing is performed to increase discharge energy in a superimposed manner. 前記点火制御手段は、
主スイッチ手段、第1副スイッチ手段および第2副スイッチ手段のON・OFF制御を同期させて行う事により、主一次点火コイルおよび副一次点火コイルへ同時に通電する点火タイミング前重畳放電制御と、
前記点火タイミング前重畳放電制御を行った点火タイミング以降に、第3副スイッチ手段および第4副スイッチ手段のON・OFF制御を行う事により、二次コイルに発生する放電エネルギを重畳的に増加させる点火タイミング後重畳放電制御と、
を同じ燃焼サイクル内で行うようにしたことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関用点火装置。
The ignition control means is
Pre-ignition superimposed discharge control to simultaneously energize the primary primary ignition coil and the secondary primary ignition coil by synchronizing ON / OFF control of the primary switch means, the first secondary switch means, and the second secondary switch means;
By performing ON / OFF control of the third sub switch means and the fourth sub switch means after the ignition timing at which the superimposed discharge control before the ignition timing is performed, the discharge energy generated in the secondary coil is increased in a superimposed manner Superimposed discharge control after ignition timing,
12. The igniter for an internal combustion engine according to claim 11, characterized in that the operation is performed in the same combustion cycle.
前記点火制御手段は、主点火信号を主スイッチ手段へ、副点火信号を第1副スイッチ手段へそれぞれ出力することで、主スイッチ手段と第1副スイッチ手段のON・OFF動作を同期させるようにしたことを特徴とする請求項11〜請求項14の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means synchronizes the ON / OFF operation of the main switch means and the first auxiliary switch means by outputting the main ignition signal to the main switch means and the auxiliary ignition signal to the first auxiliary switch means. The ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 11 to 14, characterized in that: 前記第1給電手段には、前記主一次コイルへの給電に用いるバッテリを共用するようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項15の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The battery used in the power supply to the main primary coil is shared by the first power supply unit, according to any one of claims 2 to 7, 11 to 15, An ignition device for an internal combustion engine as described above. 前記点火制御手段は、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段の第4スイッチ手段をPWM制御することで、第2給電手段から副一次コイルへの供給電力を調整できるようにしたことを特徴とする請求項2〜請求項7、請求項11〜請求項16の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   The ignition control means performs PWM control on the fourth switch means of the sub primary coil magnetic flux generation state switching means to adjust the power supplied from the second power supply means to the sub primary coil. An ignition device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7 and claims 11 to 16. 少なくとも、前記副一次コイル磁束発生状態切替手段は、1つのケースに収納して、ユニット化するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項6、請求項10〜請求項17の何れか1項に記載の内燃機関用点火装置。   18. The apparatus according to claim 1, wherein at least the secondary primary coil magnetic flux generation state switching means is housed in one case and unitized. An ignition device for an internal combustion engine according to item 1.
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